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混凝土結構破壞過程模擬分析(精)

  • 作者：顧祥林|責編:王鈺
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030605009
  • 出版日期：2020/06/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：482
人民幣：RMB 256 元      售價：元
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內容大鋼
    本書共分兩篇。第一篇主要介紹基於連續體力學的結構模擬分析方法。首先討論鋼筋混凝土梁、板、牆、柱及預應力混凝土梁等基本構件破壞過程的模擬分析方法；其次介紹動、靜力荷載作用下鋼筋混凝土桿系結構破壞過程。第二篇主要介紹基於非連續體力學的結構模擬分析方法。以離散單元法作為手段，在細觀尺度上分析混凝土材料的破壞過程；在宏觀尺度上分析地震、爆炸等偶然外部作用下鋼筋混凝土框架結構、鋼筋混凝土剪力牆結構的倒塌過程。本書的研究形成一套多尺度、多層次的完整分析系統。
    本書適合高等院校土木工程及相關專業的教師和研究生使用，也可供相關領域工程技術人員參考。
作者介紹
顧祥林|責編:王鈺
    顧祥林，男，1963年生於安徽省廬江縣，教授、博士生導師，上海市領軍人才，國家重點研發計劃首席科學家，獲國務院政府特殊津貼、第四屆上海高等學校教學名師獎。     1996年12月獲同濟大學結構工程博士學位。1998年1月?1999年9月，分別在美國新澤西理工學院、伊利諾伊大學做訪問學者。現任同濟大學副校長，兼任國際建築遺產結構分析與修復委員會委員、美國混凝土學會中國分會主席、國際材料與結構研究實驗聯合會中國分會副主席、國務院學位委員會土木工程學科評議組成員、中國土木工程學會副理事長、上海市土木工程學會副理事長、上海市科學技術協會副主席、第六屆建築物鑒定與加固專業委員會副主任委員等職。主要從事混凝土結構和砌體結構基本理論、結構全壽命設計與維護及結構電腦模擬等方面的科學研究和教學工作。主持國家重點研發計劃項目、973課題、863課題、國家自然科學基金重大國際合作項目等重要科研項目30余項。發表SCI論文100余篇、EI論文130余篇。出版專著2部。受邀作國際會議特邀報告3次、主題報告3次。獲省部級科技進步獎6項。主持省部級教學研究項目10余項。主編英文教材1部、中文教材5部，參編中文教材5部。獲國家級教學成果獎2項、省部級教學成果獎6項。
目錄
緒論
    0.1  結構破壞過程模擬分析的意義
    0.2  結構模擬分析的發展與應用
    0.3  結構模擬分析的基本任務
    0.4  實現結構模擬分析的基本方法
    0.5  本書的主要內容
    參考文獻
第一篇  基於連續體力學的模擬分析
  第1章  單調載入時鋼筋混凝土梁、柱破壞過程模擬分析
    1.1  鋼筋混凝土梁、柱單調受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    1.2  鋼筋和混凝土材料的應力-應變關係
    1.2.1  鋼筋的應力-應變關係
    1.2.2  混凝土單軸受壓時的應力-應變關係
    1.2.3  側向約束混凝土單軸受壓時的應力-應變關係
    1.2.4  浸油混凝土單軸受壓時的應力-應變關係
    1.2.5  高溫（火災）下及高溫（火災）后混凝土單軸受壓時的應力-應變關係
    1.2.6  混凝土單軸受拉時的應力-應變關係
    1.3  梁、柱截面彎矩-曲率關係的數值模擬分析
    1.3.1  短期荷載作用下梁、柱截面的彎矩-曲率（M-?）關係
    1.3.2  長期荷載作用下梁、柱截面的彎矩-曲率（M-?）關係
    1.4  梁、柱荷載-位移關係的數值模擬分析
    1.4.1  梁的荷載-位移關係
    1.4.2  柱的荷載-位移關係
    1.5  破壞過程的模擬分析
    1.5.1  梁的斜截面承載力
    1.5.2  梁破壞形態的確定
    1.6  模擬系統應用
    1.6.1  梁、柱截面延性分析
    1.6.2  開裂後梁的抗彎剛度
    參考文獻
  第2章  單調載入時預應力混凝土梁破壞過程模擬分析
    2.1  預應力混凝土梁單調受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    2.2  混凝土和預應力筋的應力-應變關係
    2.3  有黏結預應力混凝土梁荷載-位移關係的數值模擬分析
    2.3.1  梁截面分析的相容和平衡方程
    2.3.2  截面的破壞條件
    2.3.3  梁荷載-位移關係的數值模擬分析
    2.4  后張無黏結預應力混凝土梁荷載-位移關係的數值模擬分析
    2.4.1  梁截面彎矩-預應力筋拉力-曲率關係和彎矩-預應力筋拉力-應變關係
    2.4.2  梁荷載-位移關係的數值模擬分析
    2.5  實例驗證
    2.6  模擬系統應用
    參考文獻
  第3章  單調載入時鋼筋混凝土雙向板破壞過程模擬分析
    3.1  鋼筋混凝土雙向板單調受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    3.2  板截面彎矩-曲率關係的數值模擬分析
    3.2.1  相容關係
    3.2.2  混凝土及鋼筋的應力-應變關係
    3.2.3  板截面的平衡方程
    3.2.4  彎矩-曲率關係

    3.3  雙向板荷載-位移關係的數值模擬分析
    3.3.1  確定各受力階段板的抗彎剛度
    3.3.2  求解各階段板的撓度係數和彎矩係數
    3.3.3  荷載-撓度關係
    3.4  實例驗證
    參考文獻
  第4章  水平單調載入時混凝土結構剪力牆面內破壞過程模擬分析
    4.1  混凝土結構剪力牆單調受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    4.2  剪力牆開裂前荷載-位移關係的數值模擬分析
    4.3  剪力牆開裂后鋼筋混凝土單元的平衡和相容關係
    4.3.1  鋼筋混凝土單元體中的應力狀態
    4.3.2  鋼筋混凝土單元中的應變狀態
    4.4  剪力牆開裂后混凝土斜向受壓時的應力-應變關係
    4.4.1  鋼筋混凝土方板的剪切試驗
    4.4.2  應力-應變關係式
    4.4.3  混凝土的軟化係數
    4.5  混凝土受拉時的應力-應變關係
    4.6  鋼筋的應力-應變關係
    4.6.1  普通（低碳鋼）鋼筋的應力-應變關係
    4.6.2  預應力鋼筋的應力-應變關係
    4.7  剪力牆開裂后荷載-變形關係的數值模擬分析
    4.8  實例驗證
    4.9  模擬系統應用
    4.9.1  縱橫向配筋率對剪力牆受力性能的影響
    4.9.2  預應力對剪力牆抗剪性能的影響
    參考文獻
  第5章  單調載入時鋼筋混凝土純扭構件破壞過程模擬分析
    5.1  鋼筋混凝土純扭構件單調受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    5.2  混凝土開裂前扭矩-扭轉角關係
    5.3  混凝土開裂后扭矩-扭轉角關係
    5.3.1  平衡條件
    5.3.2  變形協調條件
    5.3.3  物理關係及其應用
    5.4  受扭構件扭矩-扭轉角關係的數值模擬分析
    5.5  實例驗證
    5.6  模擬系統應用
    參考文獻
  第6章  水平反覆載入時鋼筋混凝土柱破壞過程模擬分析
    6.1  鋼筋混凝土柱水平反覆受荷時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    6.2  鋼筋混凝土柱荷載-位移關係的空間分析模型
    6.2.1  塑性單元截面彈簧布置
    6.2.2  彈簧的滯回模型
    6.2.3  柱頂位移計算
    6.3  考慮損傷累積效應的混凝土彈簧與鋼筋彈簧恢復力模型
    6.3.1  建立在材料層次上的損傷累積模型
    6.3.2  引入損傷累積指標的彈簧滯回模型
    6.3.3  損傷參數α和β的標定
    6.4  鋼筋混凝土柱荷載-位移關係的數值模擬分析
    6.4.1  擬靜力試驗的載入方式
    6.4.2  水平反覆荷載作用下柱荷載-位移關係計算步驟

    6.5  實例驗證
    6.5.1  不同載入制度下柱的荷載-位移關係
    6.5.2  低周疲勞荷載作用下柱的荷載-位移關係
    6.6  模擬系統應用
    6.6.1  軸壓比對鋼筋混凝土柱抗震性能的影響
    6.6.2  載入路徑對鋼筋混凝土柱抗震性能的影響
    6.6.3  循環幅值及循環次數對鋼筋混凝土柱抗震性能的影響
    6.6.4  變軸力對鋼筋混凝土柱抗震性能的影響
    參考文獻
  第7章  考慮剪切作用時鋼筋混凝土柱破壞過程模擬分析
    7.1  鋼筋混凝土柱考慮剪切作用時的破壞特徵及模擬分析時的基本假定
    7.2  剪切彈簧的剪力-剪切變形關係
    7.2.1  單調載入下剪切彈簧剪力-剪切變形關係
    7.2.2  反覆載入下剪切彈簧剪力-剪切變形滯回規則
    7.2.3  剪切破壞準則
    7.3  考慮剪切作用時鋼筋混凝土柱荷載-位移關係分析模型
    7.3.1  初始抗剪能力小於極限抗彎能力
    7.3.2  初始抗剪能力大於極限抗彎能力
    7.4  考慮剪切作用時鋼筋混凝土柱的荷載-位移關係的數值模擬分析
    7.5  實例驗證
    參考文獻
  第8章  水平單調載入時鋼筋混凝土桿系結構破壞過程模擬分析
    8.1  結構計算簡圖及平衡方程
    8.2  等截面直桿單元的剛度矩陣
    8.3  帶剛域桿單元的剛度矩陣
    8.4  塑性鉸區段截面抗彎剛度
    8.5  單元幾何剛度矩陣
    8.6  桿系結構破壞準則
    8.7  框架結構的機構識別演算法
    8.7.1  機構的模式
    8.7.2  規則框架的識別演算法
    8.7.3  局部缺梁框架的識別演算法
    8.8  結構荷載-位移關係的數值模擬分析
    8.9  實例驗證
    參考文獻
  第9章  單向地震作用下鋼筋混凝土結構破壞過程模擬分析
    9.1  結構計算簡圖
    9.2  動力平衡方程的建立和求解
    9.2.1  結構體系的動力平衡方程
    9.2.2  體系的自振特性
    9.2.3  體系的動力反應
    9.3  二維單元模型
    9.3.1  平均剛度模擬
    9.3.2  分佈剛度模擬
    9.3.3  集中剛度模擬
    9.4  不同層次上的恢復力模型
    9.4.1  建立在材料層次上的恢復力模型
    9.4.2  建立在截面層次上的恢復力模型
    9.4.3  建立在構件層次上的恢復力模型
    9.5  結構的地震反應的數值模擬分析

    9.5.1  數值模擬分析的計算步驟
    9.5.2  數值分析中幾個關鍵問題的討論
    9.6  結構體系的破壞準則
    9.7  實例驗證
    9.8  模擬系統應用
    參考文獻
  第10章  多向地震作用下鋼筋混凝土框架結構破壞過程模擬分析
    10.1  結構計算簡圖及動力平衡方程的求解
    10.2  三維桿單元模型
    10.2.1  彈性分析時的剛度矩陣
    10.2.2  彈塑性分析時的剛度矩陣（不考慮剪切變形或受剪破壞）
    10.2.3  彈塑性分析時的剛度矩陣（考慮剪切變形或受剪破壞）
    10.3  不同層次上的恢復力模型
    10.3.1  建立在材料層次的恢復力模型
    10.3.2  建立在截面層次上的恢復力模型
    10.3.3  建立在構件層次上的恢復力模型
    10.4  結構空間地震反應的數值模擬分析
    10.4.1  對逐步積分法的改進
    10.4.2  地震反應的求解步驟
    10.5  實例驗證
    10.6  模擬系統應用
    10.6.1  剪切變形對框架結構地震反應的影響
    10.6.2  填充牆對框架結構地震反應的影響
    參考文獻
第二篇  基於非連續體力學的模擬分析
  第11章  混凝土結構模擬分析中的離散單元法
    11.1  離散單元法的基本思路
    11.2  離散單元法的基本方程
    11.2.1  單元間的連接與相互作用
    11.2.2  單元的動力平衡方程
    11.2.3  彈簧的力-變形關係
    11.3  平衡方程的求解
    11.3.1  靜態鬆弛法和動態鬆弛法
    11.3.2  用中心差分法解平衡方程
    11.3.3  單元坐標更新
    11.3.4  關鍵參數選擇
    11.4  單元間的接觸判斷
    11.4.1  單元接觸粗檢索
    11.4.2  單元接觸精細檢索
    11.4.3  接觸與碰撞類型
    11.5  單元間接觸作用模型
    11.6  基於衝量形式的單元間碰撞作用模型
    11.6.1  多體系統中單元間的多點碰撞問題
    11.6.2  混凝土單元間的碰撞作用模型
    11.6.3  混凝土單元和地面間的碰撞作用模型
    11.7  基於動量守恆定律的單元間碰撞作用模型
    參考文獻
  第12章  單調載入時混凝土材料破壞過程模擬分析
    12.1  混凝土的細觀結構特徵和數值模擬方法
    12.2  細觀尺度上混凝土材料二維離散單元模型

    12.2.1  單元的劃分與連接
    12.2.2  粗骨料單元的生成
    12.2.3  砂漿的離散
    12.2.4  砂漿彈簧的本構關係
    12.2.5  界面彈簧的本構關係
    12.2.6  單元間接觸本構關係
    12.3  基於二維離散單元法的混凝土材料破壞過程數值模擬分析
    12.3.1  動力平衡方程及其求解
    12.3.2  計算時步和阻尼參數的選取
    12.3.3  邊界單元的處理
    12.3.4  計算的初始條件和終止條件
    12.4  二維模擬系統的實例驗證
    12.4.1  天然骨料混凝土試件單軸受力試驗
    12.4.2  人工骨料混凝土試件單軸受力試驗
    12.5  二維模擬系統的應用
    12.5.1  骨料隨機分佈對混凝土宏觀力學性能的影響
    12.5.2  骨料形狀及表面粗糙度對混凝土力學性能的影響
    12.5.3  骨料軸長比不一致性對混凝土宏觀變異性的影響
    12.5.4  骨料稜角性不一致對混凝土宏觀變異性的影響
    12.5.5  骨料表面粗糙度不均勻性對混凝土宏觀變異性的影響
    12.5.6  不同因素對混凝土宏觀變異性的影響程度
    12.5.7  混凝土材料雙軸受力分析
    12.6  細觀尺度上混凝土材料三維離散單元模型
    12.6.1  骨料生成
    12.6.2  砂漿離散
    12.6.3  單元的劃分與連接
    12.6.4  砂漿彈簧的本構關係
    12.6.5  界面彈簧的本構關係
    12.6.6  單元間接觸本構關係
    12.7  基於三維離散單元法的混凝土材料破壞過程數值模擬分析
    12.7.1  動力平衡方程及其求解
    12.7.2  計算時步和阻尼參數的選取
    12.7.3  邊界單元的處理
    12.7.4  計算的初始條件和終止條件
    12.8  實例驗證
    12.8.1  混凝土單軸受拉破壞過程分析
    12.8.2  混凝土單軸受壓破壞過程分析
    12.9  模擬系統應用
    參考文獻
  第13章  單調載入時鋼筋混凝土剪力牆破壞過程模擬分析
    13.1  宏觀尺度上剪力牆的三維離散元模型
    13.1.1  剪力牆體的離散
    13.1.2  單元的幾何特性
    13.1.3  混凝土彈簧的力學性能
    13.1.4  鋼筋彈簧的性能
    13.2  單調載入時剪力牆破壞過程的數值模擬
    13.2.1  動力平衡方程及其求解
    13.2.2  載入與輸出
    13.3  實例驗證
    13.3.1  鋼筋混凝土剪力牆水平載入試驗

    13.3.2  面內受力剪力牆計算結果與試驗結果的比較
    13.3.3  面外受力剪力牆計算結果與試驗結果的比較
    13.3.4  斜向受力剪力牆計算結果與試驗結果的比較
    13.4  模擬系統應用
    13.4.1  剪力牆非面內受力性能數值模擬分析
    13.4.2  軸壓比對剪力牆承載力的影響分析
    13.4.3  軸壓比對剪力牆峰值位移的影響分析
    13.4.4  載入角度對剪力牆的影響分析
    13.4.5  剪力牆面內外受力的相互影響分析
    13.4.6  剪力牆面外位移對面內受剪性能的影響
    參考文獻
  第14章  局部爆炸作用下鋼筋混凝土結構倒塌過程模擬分析
    14.1  爆炸荷載的確定
    14.1.1  爆炸荷載的經驗公式
    14.1.2  爆炸荷載的數值模擬
    14.2  局部爆炸作用下鋼筋混凝土構件的破壞準則
    14.2.1  爆炸荷載作用下材料力學性能
    14.2.2  爆炸荷載下鋼筋混凝土構件受力性能試驗研究
    14.2.3  爆炸荷載作用下鋼筋混凝土構件受力性能數值模擬分析
    14.2.4  以壓力-衝量圖（p-I圖）表示的構件破壞準則
    14.2.5  鋼筋混凝土構件的破壞準則
    14.3  宏觀尺度上混凝土結構三維離散單元模型
    14.3.1  結構的空間離散
    14.3.2  單元間的彈簧連接
    14.3.3  彈簧本構關係及其破壞準則
    14.3.4  單元分離判定及分離單元之間的接觸與碰撞
    14.4  局部爆炸作用下結構倒塌過程數值模擬分析
    14.4.1  動力平衡方程及其求解
    14.4.2  爆炸荷載下受損構件的處理
    14.5  模擬系統設計與數據結構
    14.5.1  模擬系統構成
    14.5.2  程序編製及數據結構
    14.6  實例驗證
    14.6.1  模型試驗驗證
    14.6.2  工程實例驗證
    14.7  模擬系統應用
    14.7.1  倒塌過程中的動力效應
    14.7.2  樓面荷載對結構倒塌反應的影響
    14.7.3  局部爆炸位置對結構倒塌反應的影響
    14.7.4  樓板對多跨結構倒塌反應的影響
    14.7.5  剪力牆對高層結構倒塌反應的影響
    參考文獻
  第15章  地震作用下鋼筋混凝土結構倒塌過程模擬分析
    15.1  地震作用下結構三維離散單元模型
    15.2  地震作用下結構倒塌過程數值模擬分析
    15.2.1  動力平衡方程及其求解
    15.2.2  地震波的輸入
    15.3  模擬系統設計與數據結構
    15.3.1  模擬系統構成
    15.3.2  程序編製及數據結構

    15.4  地震作用下鋼筋混凝土框架結構倒塌過程模擬分析
    15.4.1  模擬系統驗證
    15.4.2  模擬系統應用
    15.5  地震作用下鋼筋混凝土框架-剪力牆結構倒塌過程模擬分析
    15.5.1  模擬系統驗證
    15.5.2  模擬系統應用
    參考文獻

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